“嫦娥石”之后，月球還有哪些新奧秘？

2023年9月9日是我國(guó)科學(xué)家在“嫦娥五號(hào)”采回的月壤樣品中，發(fā)現(xiàn)月球新礦物“嫦娥石”1周年的日子。“嫦娥石”是人類在月球上發(fā)現(xiàn)的第六種新礦物，我國(guó)也成為世界上第三個(gè)在月球發(fā)現(xiàn)新礦物的國(guó)家。

“嫦娥石”是一種磷酸鹽礦物，存在于月球玄武巖顆粒中，伴生礦物有鐵橄欖石、單斜輝石、鈦鐵礦、鈣長(zhǎng)石、斜鋯石、方石英、隕硫鐵和玻璃等。“嫦娥石”的發(fā)現(xiàn)不僅豐富了人類已知的月球礦物種類，更重要的是開(kāi)啟了月球地質(zhì)研究的新篇章，為后續(xù)研究月球起源和演化提供了重要線索。在過(guò)去的一年里，科學(xué)家圍繞月壤有哪些新的研究進(jìn)展？又有哪些新的發(fā)現(xiàn)值得期待呢？

顯微鏡下的月球土壤顆粒

首先，科學(xué)家證實(shí)了月表水的重要“儲(chǔ)庫(kù)”。我國(guó)科學(xué)家通過(guò)紅外光譜和納米離子探針對(duì)嫦娥五號(hào)月壤樣品開(kāi)展研究分析，發(fā)現(xiàn)嫦娥五號(hào)礦物表層中存在大量的太陽(yáng)風(fēng)成因水，并估算出太陽(yáng)風(fēng)質(zhì)子注入為嫦娥五號(hào)月壤貢獻(xiàn)的水含量至少為170ppm，相當(dāng)于每噸月壤中至少含有170克的水。該研究證實(shí)了月表礦物是水的重要“儲(chǔ)庫(kù)”，后續(xù)月表“水庫(kù)”的發(fā)現(xiàn)可以為人類開(kāi)展月球科研、探測(cè)及資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)提供重要支持，也可為未來(lái)月球基地建設(shè)、人類登月并駐留月球上“就地取材”，提供資源保障。

之后，科學(xué)家揭秘了月球年輕火山成因之謎。我國(guó)科學(xué)家通過(guò)對(duì)嫦娥五號(hào)月球樣品中玄武巖的研究，證實(shí)月球火山活動(dòng)可以一直持續(xù)到20億年前，刷新了人類對(duì)月球巖漿活動(dòng)和熱演化歷史的認(rèn)知。研究發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號(hào)玄武巖的初始巖漿含有更高的鈣和鈦，推測(cè)可能因?yàn)樵磪^(qū)含有更高的巖漿洋晚期形成的單斜輝石-鈦鐵礦堆晶體，導(dǎo)致月幔熔點(diǎn)降低，誘發(fā)年輕火山的形成。此研究工作量化了月球內(nèi)部緩慢冷卻的熱演化過(guò)程，為“月球年輕火山成因”這一重要科學(xué)問(wèn)題提供了全新的解釋，將深化人們對(duì)月球起源和演化的認(rèn)識(shí)。

科學(xué)家還揭示了月球延壽8億年的秘密。月球形成于約45億年前，但其質(zhì)量大約只有地球的1%。如此小的天體，理論上應(yīng)該快速冷卻，早早停止火山活動(dòng)，成為死亡星球。

月球玄武巖是月幔部分熔融形成的巖漿，經(jīng)火山噴發(fā)至月表冷卻結(jié)晶形成的巖石，其為認(rèn)識(shí)月幔物質(zhì)組成和演化提供了重要窗口。我國(guó)“嫦娥五號(hào)”帶回的年輕玄武巖，為估算月球晚期火山噴發(fā)強(qiáng)度提供了直接樣品研究機(jī)會(huì)。研究結(jié)果表明，在月球晚期，即距今約20億年前，仍然有大規(guī)模巖漿噴發(fā)。將研究結(jié)果放在整個(gè)月球火山噴發(fā)歷史上來(lái)看，可以發(fā)現(xiàn)月球火山噴發(fā)規(guī)模并非想象的從早期到晚期連續(xù)性降低，而是以間歇性噴發(fā)的方式在降低。這些研究使此前已知的月球地質(zhì)壽命延長(zhǎng)了約8億年，刷新了月球演化傳統(tǒng)認(rèn)知。

此外，2023年3月中英學(xué)者在嫦娥五號(hào)月球樣品中，測(cè)量到撞擊玻璃珠中的水，發(fā)現(xiàn)玻璃珠中的水含量從邊緣向中心逐漸遞減；2023年5月我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)多種類型、不同起源的月球玻璃物質(zhì)，在嫦娥五號(hào)月壤中首次發(fā)現(xiàn)天然玻璃纖維；2023年7月，我國(guó)科學(xué)家研究月壤樣品的保溫、抗剪性能等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，肯定了在月球表面利用月壤加工生產(chǎn)玻璃建材的可行性，為未來(lái)月球車、科研站建設(shè)、載人探月等任務(wù)提供參考……這些研究成果將從不同角度服務(wù)我國(guó)未來(lái)月球探測(cè)任務(wù)。

月球土壤是否可以用于農(nóng)業(yè)種植？月球土壤能否蓋房子？月球能否提供人類駐留的資源？月球能否成為人類太空旅游的第一站？……關(guān)于月壤的研究仍在緊張地開(kāi)展，也必將為人類揭開(kāi)更多月球的奧秘。（作者：范珊珊 圖片來(lái)源：中核集團(tuán) 把關(guān)專家：中國(guó)航天科技集團(tuán)科技委副主任 江帆）